遮水壁構造
【課題】遮水壁の目的と現地の地形や地質などにより定められる遮水壁に要求される性能を比較的低コストで任意にコントロールできる遮水壁構造を提供する。
【解決手段】地下水が存在する第一領域ＰＡと第一領域ＰＡの地下水位ＷＬ１よりも地下水位ＷＬ３が低い第二領域ＭＡとの境界部に構築される遮水壁構造１であって、二重に設置された遮水壁２，３と、遮水壁２，３同士の間に形成された原地盤を含む離隔ゾーン４と、離隔ゾーン４に水を供給する保水位施設５とを備え、離隔ゾーン４の水位ＷＬ２が第一領域ＰＡの地下水位ＷＬ１と同等以上となるように保水位施設５により調節する。
【解決手段】地下水が存在する第一領域ＰＡと第一領域ＰＡの地下水位ＷＬ１よりも地下水位ＷＬ３が低い第二領域ＭＡとの境界部に構築される遮水壁構造１であって、二重に設置された遮水壁２，３と、遮水壁２，３同士の間に形成された原地盤を含む離隔ゾーン４と、離隔ゾーン４に水を供給する保水位施設５とを備え、離隔ゾーン４の水位ＷＬ２が第一領域ＰＡの地下水位ＷＬ１と同等以上となるように保水位施設５により調節する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中における地下水流を制御するための遮水壁構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
汚染地下水の流出防止、地下水位ＷＬの低下防止、盤ぶくれやボイリング等の地中水圧（揚圧力１１０）の上昇防止などの対策として、地中に遮水壁１０１を設ける場合がある（図６（ａ）参照）。
この遮水壁１０１の種類としては、ソイルセメント固化壁、粘土壁、コンクリート壁、樹脂製壁、シートパイルや鋼管パイル等の鋼製壁等がある。
【０００３】
ソイルセメント固化壁、粘土壁およびコンクリート壁は、比較的安価に構築できる反面、他の遮水壁と比較して水密性が低く、透水係数にして概ね１０−７ｃｍ／ｓｅｃのオーダーである。
一方、樹脂製壁や鋼製壁は、材料そのものは止水性を確保できるものの、継手部においては水の浸透を防ぐことが難しく、継手部を含めた遮水壁全体としての透水係数は概ね１０−８ｃｍ／ｓｅｃのオーダーである。また、樹脂製壁や鋼製壁は比較的高価であった。
【０００４】
参考までに、厚生省令の廃棄物最終処分場の構造基準によれば、遮水壁の厚さ５０ｃｍ以上の場合での透水係数は１×１０−６ｃｍ／ｓｅｃ以下と定められている。
【０００５】
ところが、同構造基準の規定に基いて構築された遮水壁について、遮水壁を浸透する地下水の浸透量を算出すると、動水勾配を１とした場合の浸透量が約０．８６Ｌ／日・ｍ２となり、地下水の流出防止等の対策としては大きかった。
【０００６】
そのため、例えば汚染地下水対策等のように、地下水の流出を可能な限り抑制する場合には、別途対策工を講じる必要があった。例えば、図６（ｂ）に示すように、汚染領域ＰＡを囲むように遮水壁２０１を形成した後、汚染領域ＰＡの地下水を揚水井２０２を介してポンプアップすることで当該汚染領域ＰＡ内の地下水位ＷＬＡを周辺地域の地下水位ＷＬＢよりも下げる場合がある（図６（ｂ）の地下水位ＷＬＡ’参照）。これにより、動水勾配が逆向きとなるため、遮水壁外への汚染地下水の流出を防止することができる（非特許文献１参照）。
【０００７】
また、特許文献１には、内壁と外壁との間に砕石等のドレーン材を充填してなる中空空間を備えた遮水壁が開示されている。この遮水壁は、中空空間内の水位を周囲よりも高く維持することで、汚染地下水の流出を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−４７７３８号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】特定非営利活動法人最終処分場技術システム研究協会、「廃棄物最終処分場新技術ハンドブック」、環境産業新聞社、平成１８年１２月１日、第１５５頁、第１７７頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、ポンプアップによる汚染地下水対策は、汚染領域ＰＡが大きく、さらに明確な帯水層（透水性の良い連続した地層）がない場合には、常時動水勾配を逆向きにすることは困難であった。
【００１１】
また、ポンプアップされた汚染地下水は無害化処理する必要があるため、汚染地下水の無害化処理に要する手間や費用、メンテナンス等に要するコスト、設備投資等により高価になるという問題があった。
【００１２】
一方、特許文献１の遮水壁は、汚染領域側の壁体（内壁）と中空空間が接しており、かつ、中空空間内の透水性が高いため、中空空間内の水位や流れが周辺地盤の地下水に敏感に影響する。そのため、特に汚染領域と非汚染領域との間に水頭差があるような場合には、中空空間内の水位を少し高くするだけでは汚染領域からの地下水の流出を防止できない。一方、中空空間内の水位を高くしすぎると、中空空間から汚染領域へ多量の水が流入し、汚染領域の水位が高くなり問題となる。したがって、特許文献１の遮水壁は中空空間内の水位管理に手間を要する。
【００１３】
また、特許文献１の遮水壁は、地盤を掘削することにより形成された１つの溝に対して、内壁と中空空間と外壁とからなる３層構造を構築する必要があるため、施工が複雑で、手間を要し、施工費も高い。
【００１４】
本発明は、このような問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は現地の地形や地質などにより定められる遮水壁構造に要求される性能を比較的低コストで任意にコントロールできる遮水壁構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決するための遮水壁構造は、地下水が存在する第一領域と前記第一領域の地下水位よりも地下水位が低い第二領域との境界部に構築される遮水壁構造であって、二重に設置された遮水壁と、前記遮水壁同士の間に形成された原地盤を含む離隔ゾーンと、前記離隔ゾーンに水を供給する保水位施設と、を備え、当該離隔ゾーンの水位が前記第一領域の地下水位と同等以上となるように前記保水位施設により調節されることを特徴としている。
【００１６】
かかる遮水壁構造によれば、保水位施設により離隔ゾーンの水位をコントロールすることで、二重の遮水壁のうちの上流側に位置する遮水壁の地下水の浸透量を従来の遮水壁（一重の遮水壁）よりも大幅に低減させることができる。
このように、上流側に位置する遮水壁の地下水の浸透量を低減させたことで、当該遮水壁の上流側の地下水の流出量を大幅に低減させることができる。
そのため、例えば汚染地下水域の下流側に本発明の遮水壁構造を構築すれば、汚染地下水の拡散を防止することが可能となる。
なお、二重の遮水壁は、離隔ゾーンの原地盤を乱すことのない間隔であって、一方の遮水壁の施工により他方の遮水壁の施工に影響を及ぼすことのない間隔を有して形成する。
【００１７】
本発明に係る遮水壁構造の保水位施設は、離隔ゾーンの表面に形成された池であってもよいし、離隔ゾーン内に形成された注水井であってもよい。
保水位施設をこのように構成すれば、保水位施設に水（水道水等）を供給することで、離隔ゾーンの水位の調節を簡易に行うことができる。
【００１８】
また、前記離隔ゾーンに、前記保水位施設から供給された水を当該離隔ゾーンの下流側に導く導水部が形成されていれば、より効果的に上流側に位置する遮水壁の地下水の浸透量を低減させることが可能となる。
なお、導水部は、砂などの透水性の高い材料により形成し、下流側遮水壁に可能な限り近づけて形成するのが望ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の遮水壁構造によれば、遮水壁の目的と現地の地形や地質などにより定められる遮水壁に要求される性能を比較的低コストで任意にコントロールすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第一の実施の形態に係る遮水壁構造を示す断面図である。
【図２】第二の実施の形態に係る遮水壁構造を示す断面図である。
【図３】（ａ）は第三の実施の形態に係る遮水壁構造を示す断面図、（ｂ）は同遮水壁構造の変形例である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、実施例における遮水壁構造の各モデルを示す断面図である。
【図５】実施例における解析結果を示すグラフであって横軸は遮水壁同士の離隔幅、縦軸は換算透水係数または保水位施設への補給水量である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は従来の遮水壁構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
＜第一の実施の形態＞
第一の実施の形態に係る遮水壁構造１は、図１に示すように、汚染源Ｐを含む汚染領域（第一領域）ＰＡと、汚染物質の濃度が基準値以下となるように管理される管理領域（第二領域）ＭＡとの境界部に構築されるものであって、汚染領域ＰＡの下流側に、地下水の流れを遮断するように二重に設置された遮水壁２，３と、遮水壁２，３の間に原地盤を残存させることで形成された離隔ゾーン４と、離隔ゾーン４の地表面に形成された保水位施設５とを備えて構成されている。
なお、本実施形態では、汚染領域ＰＡの地下水位ＷＬ１が、ＧＬ−０ｍ〜ＧＬ−２ｍ程度の地盤の場合であって、管理領域ＭＡの地下水位ＷＬ３が汚染領域ＰＡの地下水位ＷＬ１よりも低い場合について説明する。
【００２２】
二重の遮水壁２，３は、所定の間隔をあけて形成されている。なお、遮水壁２，３同士の間隔の大きさに制限はないが、遮水壁２，３の間隔が１ｍを下回ると離隔ゾーン４による効果が低く、また、離隔ゾーン４の地盤が遮水壁２，３の構築時に乱されるおそれがある。また、遮水壁２，３の間隔が３０ｍを上回ると、離隔ゾーン４（保水位施設５）として確保する用地が広く、不経済であった。そのため、遮水壁２，３の間隔は１〜３０ｍ程度、より好ましくは２〜２０ｍの範囲内とするのが望ましい。
遮水壁２，３の上端は地表面ＧＬに面していて、下端は透水層Ｓの下に存在する難透水層ＲＣに所定長挿入された状態で形成されている。
【００２３】
本実施形態の遮水壁２，３は、ソイルセメント固化壁であって、壁厚５５ｃｍ、一般的な遮水壁構造として用いた場合の透水係数が５×１０−７ｃｍ／ｓｅｃ程度となるように構成されている。なお、上流側遮水壁２の構成は前記のものに限定されるものではなく、例えば、粘土壁、コンクリート壁、樹脂製壁、シートパイルや鋼管パイル等の鋼製壁により構成してもよい。また、透水係数等も、現地地盤の地山状況や地下水の流速、流量等に応じて適宜設定すればよい。
【００２４】
離隔ゾーン４は、上流側の遮水壁２（以下、「上流側遮水壁２」という）と下流側の遮水壁３（以下、「下流側遮水壁３」という）とにより挟まれた区域である。
離隔ゾーン４の地盤内には保水位施設５に貯留された水が自然浸透する。
【００２５】
保水位施設５は、離隔ゾーン４の表面（地表面）を覆うように形成された水深１ｍ程度の池であって、離隔ゾーン４の地盤内へ水分が自然浸透するよう、池底は離隔ゾーン４の地表面に直接面している。
【００２６】
本実施形態では、保水位施設５の水位ＷＬ２が、上流側遮水壁２の上流側（汚染領域ＰＡ側）の地下水位ＷＬ１と同等以上となるように管理する。このようにすると、離隔ゾーン４内の動水勾配が極めて小さくなり、汚染領域ＰＡから離隔ゾーン４に向かう地下水の流れが殆ど発生しない。
【００２７】
なお、離隔ゾーン４から管理領域ＭＡに向かう地下水の流れが発生するが、離隔ゾーン４内の地下水は汚染されていないので、管理領域ＭＡが汚染されることもない。
保水位施設５の水位ＷＬ２は、離隔ゾーン４の地盤内にセンサーを設置して、上流側遮水壁２の地下水の浸透量を観測し、この浸透量が所定の量以下となるように、コントロールする。なお、保水位施設５の水位ＷＬ２の調節方法はこれに限定されるものではない。
【００２８】
遮水壁構造１を構築するには、まず、汚染領域ＰＡの下流側に上流側遮水壁２を形成する。
上流側遮水壁２の形成は、例えば、カッターチェーン等の掘削機により地盤を溝状に掘削するとともに、当該溝に固化材を投入して掘削土砂と固化材とを混合撹拌してソイルセメントを溝内で形成し、養生することにより行う。
なお、上流側遮水壁２の形成方法は限定されるものではなく、例えば、多軸オーガーで地盤を掘削するとともに固化材を撹拌混合することにより注列式に構築してもよい。また、上流側遮水壁２の施工方法は、遮水壁の構造（例えば、粘土壁、コンクリート壁、樹脂製壁、シートパイルや鋼管パイル等の鋼製壁）に応じて適宜変更すればよい。
【００２９】
次に、上流側遮水壁２の下流側（管理領域ＭＡ側）に、所定幅（１〜３０ｍ）の離隔ゾーン４を挟んで下流側遮水壁３を形成する。
なお、下流側遮水壁３の施工方法は、上流側遮水壁２と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００３０】
保水位施設５は、離隔ゾーン４の地表面を掘削することにより所定の深さを確保できるように形成する。なお、保水位施設５の形成方法は、離隔ゾーン４の地山状況や地下水位等に応じて適宜行えばよい。
【００３１】
以上、遮水壁構造１によれば、保水位施設５の水位ＷＬ２をコントロールすることにより、上流側遮水壁２の上流側から離隔ゾーン４内に流れ込む地下水を低減させることができ、単体の遮水壁では透水係数で５×１０−７ｃｍ／ｓｅｃだったものを、上流側遮水壁２の地下水の浸透量を透水係数に換算して１０−８ｃｍ／ｓｅｃのオーダーから略ゼロに至るまで低減させることができる。これは、従来の遮水壁と比較して地下水の浸透量を大幅に低減させることとなり、汚染地下水の流出防止に効果的である。
【００３２】
また、何らかの原因により一方の遮水壁２（３）による遮水機能が低下あるいは停止したとしても、他方の遮水壁３（２）により地下水の流出を制限した状態で補修することができる。
【００３３】
また、ポンプアップ等を要することなく、汚染地下水の流出を防止することができるため、ポンプアップをするための施設の設置やポンプアップに要する手間やメンテナンス、さらに、ポンプアップした汚染水の無害化処理に要する手間や費用を省略することができる。
【００３４】
また、遮水壁構造１は、従来の鋼製遮水壁や樹脂製遮水壁等からなる遮水壁構造と比較して、同等以下の費用で構築でき、かつ、従来よりも遮水性に優れている。
【００３５】
また、上流側遮水壁２の実質的な（換算）透水係数を１０−８ｃｍ／ｓｅｃのオーダーから略ゼロに至るまで任意にコントロールすることが可能となる。
【００３６】
したがって遮水壁構造１によれば、遮水壁の目的と現地の地形や地質などにより定められる遮水壁構造１に要求される性能を、比較的低コストで任意にコントロールすることが可能である。
【００３７】
＜第二の実施の形態＞
第二の実施の形態に係る遮水壁構造１Ａは、図２に示すように、離隔ゾーン４内に導水部６が形成されている点で、第一の実施の形態の遮水壁構造１と異なっている。
【００３８】
本実施形態の導水部６は、砂などの透水性に優れた材料により形成された柱状体であって、下流側遮水壁３に沿って形成されている。本実施形態では、直径０．８ｍの柱状体を０．８ｍ〜１．５ｍ間隔で複数並設することで導水部６を構成している。
【００３９】
導水部６は、上端が保水位施設５に面しているとともに、下端が難透水層ＲＣに面した状態で形成されている。
【００４０】
なお、導水部６を構成する柱状体の直径は限定されるものではなく、適宜設定すればよい。また、導水部６は、柱状体同士を互いにラップさせたり当接させたりすることにより壁状に形成されていてもよい。また、導水部６は、必ずしも柱状体により形成する必要はなく、例えば地盤を掘削して溝を形成した後、この溝を砂で埋め戻すなど、形成方法は限定されるものではない。
【００４１】
この他の遮水壁構造１Ａの構成は、第一の実施の形態で示した遮水壁構造１と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００４２】
以上、遮水壁構造１Ａによれば、導水部６により誘導された保水位施設５の水が下流側遮水壁３を浸透し、離隔ゾーン４の原地盤内の動水勾配が、第一の実施の形態で示した遮水壁構造１の場合よりさらに小さくなる。
その結果、上流側遮水壁２を通過する地下水の浸透量を、従来の遮水壁と比較して４０分の１以下へと、大幅に低減させることができる。
【００４３】
この他の第二の実施の形態に係る遮水壁構造１Ａの作用効果は、第一の実施の形態に係る遮水壁構造１と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００４４】
＜第三の実施の形態＞
第三の実施の形態に係る遮水壁構造１Ｂは、図３（ａ）に示すように、保水位施設５が注水井により形成されている点で、保水位施設５が池により形成されていた第一の実施の形態の遮水壁構造１と異なっている。
【００４５】
遮水壁構造１Ｂは、地下水位ＷＬ１が深い位置にある場合（例えばＧＬ−２ｍ以深）等、保水位施設５として、地下水位ＷＬ１と同等の水位の池を構築するのが困難な場合に、好適なものである。遮水壁構造１Ｂでは、保水位施設５として、注水井を離隔ゾーン４内に形成し、離隔ゾーン４内の水位を調節する。
【００４６】
本実施形態では、地盤を鉛直方向に削孔することで形成された掘削孔に透水管等（例えばストレーナ管等）を埋設することにより保水位施設５（注水井）を形成するが、保水位施設５の形成方法はこれに限定されるものではない。
【００４７】
保水位施設５を構成する注水井の配置間隔や形状寸法等は、離隔ゾーン４内の平均水位が、上流側遮水壁２より上流の地下水位ＷＬ１と同等以上となるように、地盤性状に応じて決定する。注水井は、難透水層ＲＣまでは達しないものの、地下水位ＷＬ２よりも下方にまで達している。
【００４８】
この他の遮水壁構造１Ｂの構成は、第一の実施の形態の遮水壁構造１と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００４９】
以上、遮水構造１Ｂによれば、地下水位ＷＬ１が深い場合であっても、第一の実施の形態に係る遮水壁構造１と同様の作用効果を得ることができる。
【００５０】
なお、遮水構造１Ｂについて、図３（ｂ）に示す遮水壁構造１Ｃように、離隔ゾーン４内に導水部６を形成すれば、より効果的に上流側遮水壁２を浸透する地下水の浸透量を低減させることができる。
【００５１】
この場合において、導水部６は、下部を砂などの透水性に優れた材料により構成された柱状体６ａにより形成し、上部に注水井６ｂを形成して水を供給することが可能に構成するのが望ましい。
このように構成すれば、導水部６への水の供給を簡易に行うことができるとともに、地表面まで柱状体６ａを形成する手間と費用を省略することができる。
【００５２】
以上、本発明について、好適な実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の各実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
【００５３】
例えば、前記実施形態では、汚染地下水の拡散防止を目的として、汚染源の下流側に本発明の遮水壁構造を構築する場合について説明したが、遮水壁構造の設置目的はこれに限定されるものではない。例えば、汚染領域（第一領域）の周囲を囲むように本発明の遮水壁構造を形成してもよい。また、地下構造物を構築する際の土留壁等として採用し、第一領域の地下水位の低下防止や、地下構造物を構築する第二領域における盤ぶくれやボイリングの抑制等の対策に採用してもよい。
【００５４】
また、遮水壁構造において、導水部の有無、遮水壁同士の離隔幅、保水位施設の水位等は、適用地盤の性状、遮水目的、要求される遮水性能等に応じて浸透流解析を行い、適宜決定すればよい。
また、保水位施設の構成は、池や注水井に限定されるものではなく、適宜構成することが可能である。
【００５５】
保水位施設への水の供給方法は限定されるものではない。例えば、水道水を給水してもよいし、湖、河川、海、池等の水をポンプ等を介して給水してもよいし、また、雨水を給水してもよい。
【実施例】
【００５６】
以下、本発明の遮水壁構造について実施した解析結果について説明する。
本解析では、まず、図４（ａ）に示す遮水壁構造１１ように、二重に遮水壁２，３を形成し、遮水壁２，３同士の間の離隔ゾーン４に、保水位施設５として池を形成した遮水壁構造１１について、遮水壁２，３同士の離隔距離を０ｍ（Ａ１）、２ｍ（Ａ２）、５ｍ（Ａ３）、１０ｍ（Ａ４）、２０ｍ（Ａ５）に変化させた場合の上流側遮水壁２の地下水の浸透量について解析を行った。
【００５７】
また、同遮水壁構造１１において、遮水壁２，３同士の離隔距離を５ｍ（Ｂ１）と１０ｍ（Ｂ２）とした場合について、保水位施設５の水位を上流側の地下水位よりも５０ｃｍ高くした場合についての解析も行った。
【００５８】
次に、図４（ｂ）に示す遮水壁構造１２ように、二重に遮水壁２，３を形成し、遮水壁２，３同士の間の離隔ゾーン４に、保水位施設５として池を形成し、さらに、離隔ゾーン４内に柱状の導水部６（設置間隔１０００ｍｍ、直径Ｄ８００ｍｍ）を形成した遮水構造１Ａについて、遮水壁２，３の離隔距離を５ｍ（Ｃ１）と１０ｍ（Ｃ２）にした場合の上流側遮水壁２の地下水の浸透量についてそれぞれ解析を行った。
【００５９】
さらに、図４（ｃ）に示す遮水壁構造１３ように、二重に遮水壁２，３を離隔幅５ｍで形成し、遮水壁２，３同士の間の離隔ゾーン４に、保水位施設５として池を形成し、さらに、離隔ゾーン４内に柱状の導水部６を形成して、保水位施設５の水位ＷＬ２を上流側地下水位ＷＬ１よりも５０ｃｍ高くした場合における上流側遮水壁２の地下水の浸透量について解析を行った（Ｄ１）。
【００６０】
また、比較例（Ｅ１）として、図４（ｄ）に示す遮水壁構造１４ように、遮水壁２が一重の場合での遮水壁２の地下水の浸透量について解析した。
【００６１】
なお、図４（ａ）〜（ｄ）において、符号２０は、地下水の流れる方向を模式的に示す矢印であって、当該矢印の長さは、地下水の流量が大きいほど長く示している。
本実施例において、各遮水壁２，３には、ソイルセメント固化壁を採用する。
解析結果を表１および図５に示す。
【００６２】
【表１】
【００６３】
地下水の浸透量の解析は、次式（式１）に示されるダルシーの法則を用いて行う。
Ｑ＝ＫＡｉ ・・・（式１）
ここで、Ｑ：浸透量（ｃｍ３／ｓｅｃ）
ｋ：透水係数（ｃｍ／ｓｅｃ）
Ａ：浸透断面積（ｃｍ２）
ｉ：動水勾配（＝ｈ／Ｌ）
ｈ：水頭差（ｃｍ）
Ｌ：浸透長（ｃｍ）
【００６４】
なお、透水係数ｋは、それぞれの物質固有の水の通し易さのまたは通し難しさを示す数値であって、砂地盤でｋ＝１×１０−２〜１０−３ｃｍ／ｓｅｃ、粘土地盤でｋ＝１×１０−６〜１０−７ｃｍ／ｓｅｃ、コンクリート（ひび割れのない状態）でｋ＝１×１０−１０〜１０−１１ｃｍ／ｓｅｃである。
なお、土木地質における専門分野では、ｋ＝１×１０−６ｃｍ／ｓｅｃ以下の地盤は実質的に不透水層として取り扱うが、厳密には透水係数がゼロでない限り、わずかな水が浸透するので、難透水層と表現し、状況によってはこの難透水層の浸透量を解析する場合がある。
【００６５】
本解析では、浸透対象地盤（透水層Ｓ）の水頭（ＷＬ１）を２０ｍ、透水係数を１×１０−４ｃｍ／ｓｅｃ（粘土と砂の中間的な値）、上流側の地下水位ＷＬ１と下流側の地下水位ＷＬ３との水頭差ｈを５ｍとしている。
【００６６】
表１に示すように、解析Ａ１と比較例Ｅ１とを比較すると、遮水壁２，３を二重に形成することにより、浸透量が１／２に低下する。
【００６７】
また、表１および図５の解析Ａ２〜Ａ５に示すように、保水位施設５の水位ＷＬ２を上流側の水位ＷＬ１と同等に保つという前提で、二次元浸透流解析を実施すると、上流側遮水壁２を通過する浸透量は、遮水壁水平延長方向１ｍ当り（図４において奥行１ｍ当り）９．５５×１０−３〜１．５０×１０−３ｍ３／日、換算透水係数は１．３×１０−７〜２．０×１０−８ｃｍ／ｓｅｃとなり、従来の一般的な遮水壁と比較して、約４分の１〜２５分の１程度に低減させる効果を得ることができることが実証された。
【００６８】
遮水壁構造１における上流側遮水壁２の浸透量は、離隔幅に逆比例する。また、解析Ａ４に示すように、離隔幅が浸透対策地盤の深さの１／２程度で１重の遮水壁構造（比較例Ｅ１）の場合の１０分の１以下になった。
一方、保水位施設５に対する水の給水量の増加量は、離隔幅の増加と比べて小さい結果となった。この給水量は、遮水壁水平延長１００ｍ当り（図４において奥行１００ｍ当り）で１〜４ｍ３／日の範囲内で収まるものである。一般家庭の水道量が一つの蛇口当りで約１ｍ３／時間であることと対比しても、保水位施設５への水の供給量によるコストは少ないことが実証された。
【００６９】
また、解析Ａ３およびＡ４とＢ１およびＢ２を比較すると、保水位施設５の水位を上流側の地下水位よりも５０ｃｍ高くするだけで上流側遮水壁２の浸透量を大幅に削減できることが証明された。
これは、離隔ゾーン４の水位を上流よりも高くすることで動水勾配が極めて小さく、あるいは逆向きになり、上流側遮水壁２を浸透して離隔ゾーン４に流入する地下水の量が制限されるためである。
【００７０】
また、解析Ｃ１，Ｃ２に示すように、離隔ゾーン４内に、下流側遮水壁３に沿って柱状の導水部６を設けると、上流側遮水壁２を通過する浸透量は、遮水壁水平延長１ｍ当り（図４において奥行１ｍ当り）０．８４×１０−３〜０．６５×１０−３ｍ３／日、換算透水係数は１．１×１０−８〜８．８×１０−９ｃｍ／ｓｅｃとなり、従来の一列遮水壁と比較して約４０分の１以下に低減できるという効果が得られた。
導水部６を設けた場合であっても、保水位施設５に対する給水量の増加はわずかであった。
【００７１】
さらに、表１の解析Ｄ１に示すように、保水位施設５の水位を、上流側遮水壁２よりも上流側の地下水位より５０ｃｍだけ高くすることにより、図４（ｄ）に示すように、離隔ゾーン４の導水部６より上流側の地下水は上流方向に浸透することになる。
【００７２】
つまり、保水位施設５の水位を上流側の地下水位よりもわずかに高くするだけで、上流側遮水壁２を浸透して離隔ゾーン４に浸透する地下水がなくなり、完全に遮水することができる結果となった。
【００７３】
このように、上流側の地下水位ＷＬ１と離隔ゾーン４との水位ＷＬ２との差が０〜５０ｃｍの間では、上流側遮水壁２に浸透流が発生しない水位差が存在することが実証された。よって、離隔ゾーン４の水位ＷＬ２を調節すれば、実質的に上流側遮水壁２の透水係数をゼロの状態にすることができる。
つまり、本発明に係る遮水壁構造によれば、上流側遮水壁２の地下水の浸透量を１０−８ｃｍ／ｓｅｃのオーダーからゼロに至るまで任意にコントロールすることが可能となる。
【００７４】
また、保水位施設５（離隔ゾーン４）の水位ＷＬ２を上流側の地下水位ＷＬ１と同等あるいは少し高くなるように維持するための保水位施設５への補給水量は、遮水壁水平延長１００ｍ当り（図４において奥行１００ｍ当り）にして最大２．９７ｍ３／日程度であって、維持コストとしては安価である。なお、導水部６を設けた場合には、保水位施設５への補給水量は最大３．４６ｍ３／日程度である。
【００７５】
また、保水位施設５への補給水量は、表１に示すように、１ｍ２当りに換算すると１×１０−３〜７×１０−３ｍ３／日であって、通常の降雨量に匹敵する量である。したがって、降雨量に応じて保水位施設５への給水を調整することも可能である。
【００７６】
このように、ダルシーの法則に基いて、有限要素法により二次元浸透流解析を実施した結果、遮水壁を二重に配置した場合の方が、従来の遮水壁が一重の遮水壁構造と比較して、離隔ゾーンの動水勾配が小さくなり、上流側遮水壁を通る地下水の浸透量が格段に少なくなる結果となった。
【符号の説明】
【００７７】
１ 遮水壁構造
２ 上流側遮水壁
３ 下流側遮水壁
４ 離隔ゾーン
５ 保水位施設
６ 導水部
ＰＡ 汚染領域（第一領域）
ＭＡ 管理領域（第二領域）
ＷＬ１，ＷＬ２，ＷＬ３ 水位
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中における地下水流を制御するための遮水壁構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
汚染地下水の流出防止、地下水位ＷＬの低下防止、盤ぶくれやボイリング等の地中水圧（揚圧力１１０）の上昇防止などの対策として、地中に遮水壁１０１を設ける場合がある（図６（ａ）参照）。
この遮水壁１０１の種類としては、ソイルセメント固化壁、粘土壁、コンクリート壁、樹脂製壁、シートパイルや鋼管パイル等の鋼製壁等がある。
【０００３】
ソイルセメント固化壁、粘土壁およびコンクリート壁は、比較的安価に構築できる反面、他の遮水壁と比較して水密性が低く、透水係数にして概ね１０−７ｃｍ／ｓｅｃのオーダーである。
一方、樹脂製壁や鋼製壁は、材料そのものは止水性を確保できるものの、継手部においては水の浸透を防ぐことが難しく、継手部を含めた遮水壁全体としての透水係数は概ね１０−８ｃｍ／ｓｅｃのオーダーである。また、樹脂製壁や鋼製壁は比較的高価であった。
【０００４】
参考までに、厚生省令の廃棄物最終処分場の構造基準によれば、遮水壁の厚さ５０ｃｍ以上の場合での透水係数は１×１０−６ｃｍ／ｓｅｃ以下と定められている。
【０００５】
ところが、同構造基準の規定に基いて構築された遮水壁について、遮水壁を浸透する地下水の浸透量を算出すると、動水勾配を１とした場合の浸透量が約０．８６Ｌ／日・ｍ２となり、地下水の流出防止等の対策としては大きかった。
【０００６】
そのため、例えば汚染地下水対策等のように、地下水の流出を可能な限り抑制する場合には、別途対策工を講じる必要があった。例えば、図６（ｂ）に示すように、汚染領域ＰＡを囲むように遮水壁２０１を形成した後、汚染領域ＰＡの地下水を揚水井２０２を介してポンプアップすることで当該汚染領域ＰＡ内の地下水位ＷＬＡを周辺地域の地下水位ＷＬＢよりも下げる場合がある（図６（ｂ）の地下水位ＷＬＡ’参照）。これにより、動水勾配が逆向きとなるため、遮水壁外への汚染地下水の流出を防止することができる（非特許文献１参照）。
【０００７】
また、特許文献１には、内壁と外壁との間に砕石等のドレーン材を充填してなる中空空間を備えた遮水壁が開示されている。この遮水壁は、中空空間内の水位を周囲よりも高く維持することで、汚染地下水の流出を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−４７７３８号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】特定非営利活動法人最終処分場技術システム研究協会、「廃棄物最終処分場新技術ハンドブック」、環境産業新聞社、平成１８年１２月１日、第１５５頁、第１７７頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、ポンプアップによる汚染地下水対策は、汚染領域ＰＡが大きく、さらに明確な帯水層（透水性の良い連続した地層）がない場合には、常時動水勾配を逆向きにすることは困難であった。
【００１１】
また、ポンプアップされた汚染地下水は無害化処理する必要があるため、汚染地下水の無害化処理に要する手間や費用、メンテナンス等に要するコスト、設備投資等により高価になるという問題があった。
【００１２】
一方、特許文献１の遮水壁は、汚染領域側の壁体（内壁）と中空空間が接しており、かつ、中空空間内の透水性が高いため、中空空間内の水位や流れが周辺地盤の地下水に敏感に影響する。そのため、特に汚染領域と非汚染領域との間に水頭差があるような場合には、中空空間内の水位を少し高くするだけでは汚染領域からの地下水の流出を防止できない。一方、中空空間内の水位を高くしすぎると、中空空間から汚染領域へ多量の水が流入し、汚染領域の水位が高くなり問題となる。したがって、特許文献１の遮水壁は中空空間内の水位管理に手間を要する。
【００１３】
また、特許文献１の遮水壁は、地盤を掘削することにより形成された１つの溝に対して、内壁と中空空間と外壁とからなる３層構造を構築する必要があるため、施工が複雑で、手間を要し、施工費も高い。
【００１４】
本発明は、このような問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は現地の地形や地質などにより定められる遮水壁構造に要求される性能を比較的低コストで任意にコントロールできる遮水壁構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決するための遮水壁構造は、地下水が存在する第一領域と前記第一領域の地下水位よりも地下水位が低い第二領域との境界部に構築される遮水壁構造であって、二重に設置された遮水壁と、前記遮水壁同士の間に形成された原地盤を含む離隔ゾーンと、前記離隔ゾーンに水を供給する保水位施設と、を備え、当該離隔ゾーンの水位が前記第一領域の地下水位と同等以上となるように前記保水位施設により調節されることを特徴としている。
【００１６】
かかる遮水壁構造によれば、保水位施設により離隔ゾーンの水位をコントロールすることで、二重の遮水壁のうちの上流側に位置する遮水壁の地下水の浸透量を従来の遮水壁（一重の遮水壁）よりも大幅に低減させることができる。
このように、上流側に位置する遮水壁の地下水の浸透量を低減させたことで、当該遮水壁の上流側の地下水の流出量を大幅に低減させることができる。
そのため、例えば汚染地下水域の下流側に本発明の遮水壁構造を構築すれば、汚染地下水の拡散を防止することが可能となる。
なお、二重の遮水壁は、離隔ゾーンの原地盤を乱すことのない間隔であって、一方の遮水壁の施工により他方の遮水壁の施工に影響を及ぼすことのない間隔を有して形成する。
【００１７】
本発明に係る遮水壁構造の保水位施設は、離隔ゾーンの表面に形成された池であってもよいし、離隔ゾーン内に形成された注水井であってもよい。
保水位施設をこのように構成すれば、保水位施設に水（水道水等）を供給することで、離隔ゾーンの水位の調節を簡易に行うことができる。
【００１８】
また、前記離隔ゾーンに、前記保水位施設から供給された水を当該離隔ゾーンの下流側に導く導水部が形成されていれば、より効果的に上流側に位置する遮水壁の地下水の浸透量を低減させることが可能となる。
なお、導水部は、砂などの透水性の高い材料により形成し、下流側遮水壁に可能な限り近づけて形成するのが望ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の遮水壁構造によれば、遮水壁の目的と現地の地形や地質などにより定められる遮水壁に要求される性能を比較的低コストで任意にコントロールすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第一の実施の形態に係る遮水壁構造を示す断面図である。
【図２】第二の実施の形態に係る遮水壁構造を示す断面図である。
【図３】（ａ）は第三の実施の形態に係る遮水壁構造を示す断面図、（ｂ）は同遮水壁構造の変形例である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、実施例における遮水壁構造の各モデルを示す断面図である。
【図５】実施例における解析結果を示すグラフであって横軸は遮水壁同士の離隔幅、縦軸は換算透水係数または保水位施設への補給水量である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は従来の遮水壁構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
＜第一の実施の形態＞
第一の実施の形態に係る遮水壁構造１は、図１に示すように、汚染源Ｐを含む汚染領域（第一領域）ＰＡと、汚染物質の濃度が基準値以下となるように管理される管理領域（第二領域）ＭＡとの境界部に構築されるものであって、汚染領域ＰＡの下流側に、地下水の流れを遮断するように二重に設置された遮水壁２，３と、遮水壁２，３の間に原地盤を残存させることで形成された離隔ゾーン４と、離隔ゾーン４の地表面に形成された保水位施設５とを備えて構成されている。
なお、本実施形態では、汚染領域ＰＡの地下水位ＷＬ１が、ＧＬ−０ｍ〜ＧＬ−２ｍ程度の地盤の場合であって、管理領域ＭＡの地下水位ＷＬ３が汚染領域ＰＡの地下水位ＷＬ１よりも低い場合について説明する。
【００２２】
二重の遮水壁２，３は、所定の間隔をあけて形成されている。なお、遮水壁２，３同士の間隔の大きさに制限はないが、遮水壁２，３の間隔が１ｍを下回ると離隔ゾーン４による効果が低く、また、離隔ゾーン４の地盤が遮水壁２，３の構築時に乱されるおそれがある。また、遮水壁２，３の間隔が３０ｍを上回ると、離隔ゾーン４（保水位施設５）として確保する用地が広く、不経済であった。そのため、遮水壁２，３の間隔は１〜３０ｍ程度、より好ましくは２〜２０ｍの範囲内とするのが望ましい。
遮水壁２，３の上端は地表面ＧＬに面していて、下端は透水層Ｓの下に存在する難透水層ＲＣに所定長挿入された状態で形成されている。
【００２３】
本実施形態の遮水壁２，３は、ソイルセメント固化壁であって、壁厚５５ｃｍ、一般的な遮水壁構造として用いた場合の透水係数が５×１０−７ｃｍ／ｓｅｃ程度となるように構成されている。なお、上流側遮水壁２の構成は前記のものに限定されるものではなく、例えば、粘土壁、コンクリート壁、樹脂製壁、シートパイルや鋼管パイル等の鋼製壁により構成してもよい。また、透水係数等も、現地地盤の地山状況や地下水の流速、流量等に応じて適宜設定すればよい。
【００２４】
離隔ゾーン４は、上流側の遮水壁２（以下、「上流側遮水壁２」という）と下流側の遮水壁３（以下、「下流側遮水壁３」という）とにより挟まれた区域である。
離隔ゾーン４の地盤内には保水位施設５に貯留された水が自然浸透する。
【００２５】
保水位施設５は、離隔ゾーン４の表面（地表面）を覆うように形成された水深１ｍ程度の池であって、離隔ゾーン４の地盤内へ水分が自然浸透するよう、池底は離隔ゾーン４の地表面に直接面している。
【００２６】
本実施形態では、保水位施設５の水位ＷＬ２が、上流側遮水壁２の上流側（汚染領域ＰＡ側）の地下水位ＷＬ１と同等以上となるように管理する。このようにすると、離隔ゾーン４内の動水勾配が極めて小さくなり、汚染領域ＰＡから離隔ゾーン４に向かう地下水の流れが殆ど発生しない。
【００２７】
なお、離隔ゾーン４から管理領域ＭＡに向かう地下水の流れが発生するが、離隔ゾーン４内の地下水は汚染されていないので、管理領域ＭＡが汚染されることもない。
保水位施設５の水位ＷＬ２は、離隔ゾーン４の地盤内にセンサーを設置して、上流側遮水壁２の地下水の浸透量を観測し、この浸透量が所定の量以下となるように、コントロールする。なお、保水位施設５の水位ＷＬ２の調節方法はこれに限定されるものではない。
【００２８】
遮水壁構造１を構築するには、まず、汚染領域ＰＡの下流側に上流側遮水壁２を形成する。
上流側遮水壁２の形成は、例えば、カッターチェーン等の掘削機により地盤を溝状に掘削するとともに、当該溝に固化材を投入して掘削土砂と固化材とを混合撹拌してソイルセメントを溝内で形成し、養生することにより行う。
なお、上流側遮水壁２の形成方法は限定されるものではなく、例えば、多軸オーガーで地盤を掘削するとともに固化材を撹拌混合することにより注列式に構築してもよい。また、上流側遮水壁２の施工方法は、遮水壁の構造（例えば、粘土壁、コンクリート壁、樹脂製壁、シートパイルや鋼管パイル等の鋼製壁）に応じて適宜変更すればよい。
【００２９】
次に、上流側遮水壁２の下流側（管理領域ＭＡ側）に、所定幅（１〜３０ｍ）の離隔ゾーン４を挟んで下流側遮水壁３を形成する。
なお、下流側遮水壁３の施工方法は、上流側遮水壁２と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００３０】
保水位施設５は、離隔ゾーン４の地表面を掘削することにより所定の深さを確保できるように形成する。なお、保水位施設５の形成方法は、離隔ゾーン４の地山状況や地下水位等に応じて適宜行えばよい。
【００３１】
以上、遮水壁構造１によれば、保水位施設５の水位ＷＬ２をコントロールすることにより、上流側遮水壁２の上流側から離隔ゾーン４内に流れ込む地下水を低減させることができ、単体の遮水壁では透水係数で５×１０−７ｃｍ／ｓｅｃだったものを、上流側遮水壁２の地下水の浸透量を透水係数に換算して１０−８ｃｍ／ｓｅｃのオーダーから略ゼロに至るまで低減させることができる。これは、従来の遮水壁と比較して地下水の浸透量を大幅に低減させることとなり、汚染地下水の流出防止に効果的である。
【００３２】
また、何らかの原因により一方の遮水壁２（３）による遮水機能が低下あるいは停止したとしても、他方の遮水壁３（２）により地下水の流出を制限した状態で補修することができる。
【００３３】
また、ポンプアップ等を要することなく、汚染地下水の流出を防止することができるため、ポンプアップをするための施設の設置やポンプアップに要する手間やメンテナンス、さらに、ポンプアップした汚染水の無害化処理に要する手間や費用を省略することができる。
【００３４】
また、遮水壁構造１は、従来の鋼製遮水壁や樹脂製遮水壁等からなる遮水壁構造と比較して、同等以下の費用で構築でき、かつ、従来よりも遮水性に優れている。
【００３５】
また、上流側遮水壁２の実質的な（換算）透水係数を１０−８ｃｍ／ｓｅｃのオーダーから略ゼロに至るまで任意にコントロールすることが可能となる。
【００３６】
したがって遮水壁構造１によれば、遮水壁の目的と現地の地形や地質などにより定められる遮水壁構造１に要求される性能を、比較的低コストで任意にコントロールすることが可能である。
【００３７】
＜第二の実施の形態＞
第二の実施の形態に係る遮水壁構造１Ａは、図２に示すように、離隔ゾーン４内に導水部６が形成されている点で、第一の実施の形態の遮水壁構造１と異なっている。
【００３８】
本実施形態の導水部６は、砂などの透水性に優れた材料により形成された柱状体であって、下流側遮水壁３に沿って形成されている。本実施形態では、直径０．８ｍの柱状体を０．８ｍ〜１．５ｍ間隔で複数並設することで導水部６を構成している。
【００３９】
導水部６は、上端が保水位施設５に面しているとともに、下端が難透水層ＲＣに面した状態で形成されている。
【００４０】
なお、導水部６を構成する柱状体の直径は限定されるものではなく、適宜設定すればよい。また、導水部６は、柱状体同士を互いにラップさせたり当接させたりすることにより壁状に形成されていてもよい。また、導水部６は、必ずしも柱状体により形成する必要はなく、例えば地盤を掘削して溝を形成した後、この溝を砂で埋め戻すなど、形成方法は限定されるものではない。
【００４１】
この他の遮水壁構造１Ａの構成は、第一の実施の形態で示した遮水壁構造１と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００４２】
以上、遮水壁構造１Ａによれば、導水部６により誘導された保水位施設５の水が下流側遮水壁３を浸透し、離隔ゾーン４の原地盤内の動水勾配が、第一の実施の形態で示した遮水壁構造１の場合よりさらに小さくなる。
その結果、上流側遮水壁２を通過する地下水の浸透量を、従来の遮水壁と比較して４０分の１以下へと、大幅に低減させることができる。
【００４３】
この他の第二の実施の形態に係る遮水壁構造１Ａの作用効果は、第一の実施の形態に係る遮水壁構造１と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００４４】
＜第三の実施の形態＞
第三の実施の形態に係る遮水壁構造１Ｂは、図３（ａ）に示すように、保水位施設５が注水井により形成されている点で、保水位施設５が池により形成されていた第一の実施の形態の遮水壁構造１と異なっている。
【００４５】
遮水壁構造１Ｂは、地下水位ＷＬ１が深い位置にある場合（例えばＧＬ−２ｍ以深）等、保水位施設５として、地下水位ＷＬ１と同等の水位の池を構築するのが困難な場合に、好適なものである。遮水壁構造１Ｂでは、保水位施設５として、注水井を離隔ゾーン４内に形成し、離隔ゾーン４内の水位を調節する。
【００４６】
本実施形態では、地盤を鉛直方向に削孔することで形成された掘削孔に透水管等（例えばストレーナ管等）を埋設することにより保水位施設５（注水井）を形成するが、保水位施設５の形成方法はこれに限定されるものではない。
【００４７】
保水位施設５を構成する注水井の配置間隔や形状寸法等は、離隔ゾーン４内の平均水位が、上流側遮水壁２より上流の地下水位ＷＬ１と同等以上となるように、地盤性状に応じて決定する。注水井は、難透水層ＲＣまでは達しないものの、地下水位ＷＬ２よりも下方にまで達している。
【００４８】
この他の遮水壁構造１Ｂの構成は、第一の実施の形態の遮水壁構造１と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００４９】
以上、遮水構造１Ｂによれば、地下水位ＷＬ１が深い場合であっても、第一の実施の形態に係る遮水壁構造１と同様の作用効果を得ることができる。
【００５０】
なお、遮水構造１Ｂについて、図３（ｂ）に示す遮水壁構造１Ｃように、離隔ゾーン４内に導水部６を形成すれば、より効果的に上流側遮水壁２を浸透する地下水の浸透量を低減させることができる。
【００５１】
この場合において、導水部６は、下部を砂などの透水性に優れた材料により構成された柱状体６ａにより形成し、上部に注水井６ｂを形成して水を供給することが可能に構成するのが望ましい。
このように構成すれば、導水部６への水の供給を簡易に行うことができるとともに、地表面まで柱状体６ａを形成する手間と費用を省略することができる。
【００５２】
以上、本発明について、好適な実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の各実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
【００５３】
例えば、前記実施形態では、汚染地下水の拡散防止を目的として、汚染源の下流側に本発明の遮水壁構造を構築する場合について説明したが、遮水壁構造の設置目的はこれに限定されるものではない。例えば、汚染領域（第一領域）の周囲を囲むように本発明の遮水壁構造を形成してもよい。また、地下構造物を構築する際の土留壁等として採用し、第一領域の地下水位の低下防止や、地下構造物を構築する第二領域における盤ぶくれやボイリングの抑制等の対策に採用してもよい。
【００５４】
また、遮水壁構造において、導水部の有無、遮水壁同士の離隔幅、保水位施設の水位等は、適用地盤の性状、遮水目的、要求される遮水性能等に応じて浸透流解析を行い、適宜決定すればよい。
また、保水位施設の構成は、池や注水井に限定されるものではなく、適宜構成することが可能である。
【００５５】
保水位施設への水の供給方法は限定されるものではない。例えば、水道水を給水してもよいし、湖、河川、海、池等の水をポンプ等を介して給水してもよいし、また、雨水を給水してもよい。
【実施例】
【００５６】
以下、本発明の遮水壁構造について実施した解析結果について説明する。
本解析では、まず、図４（ａ）に示す遮水壁構造１１ように、二重に遮水壁２，３を形成し、遮水壁２，３同士の間の離隔ゾーン４に、保水位施設５として池を形成した遮水壁構造１１について、遮水壁２，３同士の離隔距離を０ｍ（Ａ１）、２ｍ（Ａ２）、５ｍ（Ａ３）、１０ｍ（Ａ４）、２０ｍ（Ａ５）に変化させた場合の上流側遮水壁２の地下水の浸透量について解析を行った。
【００５７】
また、同遮水壁構造１１において、遮水壁２，３同士の離隔距離を５ｍ（Ｂ１）と１０ｍ（Ｂ２）とした場合について、保水位施設５の水位を上流側の地下水位よりも５０ｃｍ高くした場合についての解析も行った。
【００５８】
次に、図４（ｂ）に示す遮水壁構造１２ように、二重に遮水壁２，３を形成し、遮水壁２，３同士の間の離隔ゾーン４に、保水位施設５として池を形成し、さらに、離隔ゾーン４内に柱状の導水部６（設置間隔１０００ｍｍ、直径Ｄ８００ｍｍ）を形成した遮水構造１Ａについて、遮水壁２，３の離隔距離を５ｍ（Ｃ１）と１０ｍ（Ｃ２）にした場合の上流側遮水壁２の地下水の浸透量についてそれぞれ解析を行った。
【００５９】
さらに、図４（ｃ）に示す遮水壁構造１３ように、二重に遮水壁２，３を離隔幅５ｍで形成し、遮水壁２，３同士の間の離隔ゾーン４に、保水位施設５として池を形成し、さらに、離隔ゾーン４内に柱状の導水部６を形成して、保水位施設５の水位ＷＬ２を上流側地下水位ＷＬ１よりも５０ｃｍ高くした場合における上流側遮水壁２の地下水の浸透量について解析を行った（Ｄ１）。
【００６０】
また、比較例（Ｅ１）として、図４（ｄ）に示す遮水壁構造１４ように、遮水壁２が一重の場合での遮水壁２の地下水の浸透量について解析した。
【００６１】
なお、図４（ａ）〜（ｄ）において、符号２０は、地下水の流れる方向を模式的に示す矢印であって、当該矢印の長さは、地下水の流量が大きいほど長く示している。
本実施例において、各遮水壁２，３には、ソイルセメント固化壁を採用する。
解析結果を表１および図５に示す。
【００６２】
【表１】
【００６３】
地下水の浸透量の解析は、次式（式１）に示されるダルシーの法則を用いて行う。
Ｑ＝ＫＡｉ ・・・（式１）
ここで、Ｑ：浸透量（ｃｍ３／ｓｅｃ）
ｋ：透水係数（ｃｍ／ｓｅｃ）
Ａ：浸透断面積（ｃｍ２）
ｉ：動水勾配（＝ｈ／Ｌ）
ｈ：水頭差（ｃｍ）
Ｌ：浸透長（ｃｍ）
【００６４】
なお、透水係数ｋは、それぞれの物質固有の水の通し易さのまたは通し難しさを示す数値であって、砂地盤でｋ＝１×１０−２〜１０−３ｃｍ／ｓｅｃ、粘土地盤でｋ＝１×１０−６〜１０−７ｃｍ／ｓｅｃ、コンクリート（ひび割れのない状態）でｋ＝１×１０−１０〜１０−１１ｃｍ／ｓｅｃである。
なお、土木地質における専門分野では、ｋ＝１×１０−６ｃｍ／ｓｅｃ以下の地盤は実質的に不透水層として取り扱うが、厳密には透水係数がゼロでない限り、わずかな水が浸透するので、難透水層と表現し、状況によってはこの難透水層の浸透量を解析する場合がある。
【００６５】
本解析では、浸透対象地盤（透水層Ｓ）の水頭（ＷＬ１）を２０ｍ、透水係数を１×１０−４ｃｍ／ｓｅｃ（粘土と砂の中間的な値）、上流側の地下水位ＷＬ１と下流側の地下水位ＷＬ３との水頭差ｈを５ｍとしている。
【００６６】
表１に示すように、解析Ａ１と比較例Ｅ１とを比較すると、遮水壁２，３を二重に形成することにより、浸透量が１／２に低下する。
【００６７】
また、表１および図５の解析Ａ２〜Ａ５に示すように、保水位施設５の水位ＷＬ２を上流側の水位ＷＬ１と同等に保つという前提で、二次元浸透流解析を実施すると、上流側遮水壁２を通過する浸透量は、遮水壁水平延長方向１ｍ当り（図４において奥行１ｍ当り）９．５５×１０−３〜１．５０×１０−３ｍ３／日、換算透水係数は１．３×１０−７〜２．０×１０−８ｃｍ／ｓｅｃとなり、従来の一般的な遮水壁と比較して、約４分の１〜２５分の１程度に低減させる効果を得ることができることが実証された。
【００６８】
遮水壁構造１における上流側遮水壁２の浸透量は、離隔幅に逆比例する。また、解析Ａ４に示すように、離隔幅が浸透対策地盤の深さの１／２程度で１重の遮水壁構造（比較例Ｅ１）の場合の１０分の１以下になった。
一方、保水位施設５に対する水の給水量の増加量は、離隔幅の増加と比べて小さい結果となった。この給水量は、遮水壁水平延長１００ｍ当り（図４において奥行１００ｍ当り）で１〜４ｍ３／日の範囲内で収まるものである。一般家庭の水道量が一つの蛇口当りで約１ｍ３／時間であることと対比しても、保水位施設５への水の供給量によるコストは少ないことが実証された。
【００６９】
また、解析Ａ３およびＡ４とＢ１およびＢ２を比較すると、保水位施設５の水位を上流側の地下水位よりも５０ｃｍ高くするだけで上流側遮水壁２の浸透量を大幅に削減できることが証明された。
これは、離隔ゾーン４の水位を上流よりも高くすることで動水勾配が極めて小さく、あるいは逆向きになり、上流側遮水壁２を浸透して離隔ゾーン４に流入する地下水の量が制限されるためである。
【００７０】
また、解析Ｃ１，Ｃ２に示すように、離隔ゾーン４内に、下流側遮水壁３に沿って柱状の導水部６を設けると、上流側遮水壁２を通過する浸透量は、遮水壁水平延長１ｍ当り（図４において奥行１ｍ当り）０．８４×１０−３〜０．６５×１０−３ｍ３／日、換算透水係数は１．１×１０−８〜８．８×１０−９ｃｍ／ｓｅｃとなり、従来の一列遮水壁と比較して約４０分の１以下に低減できるという効果が得られた。
導水部６を設けた場合であっても、保水位施設５に対する給水量の増加はわずかであった。
【００７１】
さらに、表１の解析Ｄ１に示すように、保水位施設５の水位を、上流側遮水壁２よりも上流側の地下水位より５０ｃｍだけ高くすることにより、図４（ｄ）に示すように、離隔ゾーン４の導水部６より上流側の地下水は上流方向に浸透することになる。
【００７２】
つまり、保水位施設５の水位を上流側の地下水位よりもわずかに高くするだけで、上流側遮水壁２を浸透して離隔ゾーン４に浸透する地下水がなくなり、完全に遮水することができる結果となった。
【００７３】
このように、上流側の地下水位ＷＬ１と離隔ゾーン４との水位ＷＬ２との差が０〜５０ｃｍの間では、上流側遮水壁２に浸透流が発生しない水位差が存在することが実証された。よって、離隔ゾーン４の水位ＷＬ２を調節すれば、実質的に上流側遮水壁２の透水係数をゼロの状態にすることができる。
つまり、本発明に係る遮水壁構造によれば、上流側遮水壁２の地下水の浸透量を１０−８ｃｍ／ｓｅｃのオーダーからゼロに至るまで任意にコントロールすることが可能となる。
【００７４】
また、保水位施設５（離隔ゾーン４）の水位ＷＬ２を上流側の地下水位ＷＬ１と同等あるいは少し高くなるように維持するための保水位施設５への補給水量は、遮水壁水平延長１００ｍ当り（図４において奥行１００ｍ当り）にして最大２．９７ｍ３／日程度であって、維持コストとしては安価である。なお、導水部６を設けた場合には、保水位施設５への補給水量は最大３．４６ｍ３／日程度である。
【００７５】
また、保水位施設５への補給水量は、表１に示すように、１ｍ２当りに換算すると１×１０−３〜７×１０−３ｍ３／日であって、通常の降雨量に匹敵する量である。したがって、降雨量に応じて保水位施設５への給水を調整することも可能である。
【００７６】
このように、ダルシーの法則に基いて、有限要素法により二次元浸透流解析を実施した結果、遮水壁を二重に配置した場合の方が、従来の遮水壁が一重の遮水壁構造と比較して、離隔ゾーンの動水勾配が小さくなり、上流側遮水壁を通る地下水の浸透量が格段に少なくなる結果となった。
【符号の説明】
【００７７】
１ 遮水壁構造
２ 上流側遮水壁
３ 下流側遮水壁
４ 離隔ゾーン
５ 保水位施設
６ 導水部
ＰＡ 汚染領域（第一領域）
ＭＡ 管理領域（第二領域）
ＷＬ１，ＷＬ２，ＷＬ３ 水位
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地下水が存在する第一領域と前記第一領域の地下水位よりも地下水位が低い第二領域との境界部に構築される遮水壁構造であって、
二重に設置された遮水壁と、
前記遮水壁同士の間に形成された原地盤を含む離隔ゾーンと、
前記離隔ゾーンに水を供給する保水位施設と、を備え、
当該離隔ゾーンの水位が前記第一領域の地下水位と同等以上となるように前記保水位施設により調節されることを特徴とする、遮水壁構造。
【請求項２】
前記保水位施設が、前記離隔ゾーンの表面に形成された池であることを特徴とする、請求項１に記載の遮水壁構造。
【請求項３】
前記保水位施設が、前記離隔ゾーン内に形成された注水井であることを特徴とする、請求項１に記載の遮水壁構造。
【請求項４】
前記離隔ゾーンに、前記保水位施設から供給された水を当該離隔ゾーンの下流側に導く導水部が形成されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載された遮水壁構造。
【請求項１】
地下水が存在する第一領域と前記第一領域の地下水位よりも地下水位が低い第二領域との境界部に構築される遮水壁構造であって、
二重に設置された遮水壁と、
前記遮水壁同士の間に形成された原地盤を含む離隔ゾーンと、
前記離隔ゾーンに水を供給する保水位施設と、を備え、
当該離隔ゾーンの水位が前記第一領域の地下水位と同等以上となるように前記保水位施設により調節されることを特徴とする、遮水壁構造。
【請求項２】
前記保水位施設が、前記離隔ゾーンの表面に形成された池であることを特徴とする、請求項１に記載の遮水壁構造。
【請求項３】
前記保水位施設が、前記離隔ゾーン内に形成された注水井であることを特徴とする、請求項１に記載の遮水壁構造。
【請求項４】
前記離隔ゾーンに、前記保水位施設から供給された水を当該離隔ゾーンの下流側に導く導水部が形成されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載された遮水壁構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１１７３３２（Ｐ２０１２−１１７３３２Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６９８４９（Ｐ２０１０−２６９８４９）
【出願日】平成２２年１２月３日（２０１０．１２．３）
【出願人】（３９０００１９９３）みらい建設工業株式会社 (26)
【出願人】（３９２０１２２６１）東興ジオテック株式会社 (28)
【出願人】（５１０３１９８９０）株式会社シーラム (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月３日（２０１０．１２．３）
【出願人】（３９０００１９９３）みらい建設工業株式会社 (26)
【出願人】（３９２０１２２６１）東興ジオテック株式会社 (28)
【出願人】（５１０３１９８９０）株式会社シーラム (2)
【Ｆターム（参考）】
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